【摘 要】
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运载火箭低温贮箱是运载火箭组装的核心部件之一,用于存储火箭发射升空所需的推进剂燃料。贮箱在生产加工过程中需要喷涂一层外包覆绝热层结构,以减少推进剂燃料和外界环境的热量传递。现有贮箱绝热层的喷涂作业,主要是以手工喷涂或半自动喷涂方式为主,不仅喷涂质量和喷涂的表面效果难以保证,而且还存在生产加工效率低,影响作业工人健康等问题。针对航天贮箱绝热层的高效率、高品质和柔性自动化喷涂的工程应用,本文开展了对贮
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运载火箭低温贮箱是运载火箭组装的核心部件之一,用于存储火箭发射升空所需的推进剂燃料。贮箱在生产加工过程中需要喷涂一层外包覆绝热层结构,以减少推进剂燃料和外界环境的热量传递。现有贮箱绝热层的喷涂作业,主要是以手工喷涂或半自动喷涂方式为主,不仅喷涂质量和喷涂的表面效果难以保证,而且还存在生产加工效率低,影响作业工人健康等问题。针对航天贮箱绝热层的高效率、高品质和柔性自动化喷涂的工程应用,本文开展了对贮箱绝热层柔性自动化喷涂所涉及的喷涂工艺参数、喷涂厚度沉积速率模型、喷涂轨迹规划、系统架构以及喷涂过程状态信息采集与监控管理等关键技术问题研究,主要的主要研究内容如下:(1)分析了贮箱绝热层喷涂的工艺流程,研究了喷涂缺陷产生的原因,着重讨论了喷枪高度、喷涂速度、喷涂轨迹间距、喷枪位姿、喷涂路径等关键工艺参数对喷涂品质的影响,确定了相关参数的取值范围。(2)引入椭圆双β分布模型函数建立了平面喷涂厚度沉积速率模型,通过实验测量数据拟合计算和仿真确定了模型参数。研究了平面喷涂轨迹规划及优化方法,通过最小二乘算法求解得出平面喷涂最佳轨迹间距及喷涂速度。(3)综合分析了支持贮箱绝热层自动化喷涂的房体吸排风系统、旋转可调姿架车、喷涂机器人等独立自动化子系统,基于TCP网络和OPC通信协议开发了人机交互管控软件,实现了现场异构子系统的集中统一监控和管理。(4)基于计算出的最佳喷涂工艺参数,利用Robot Studio机器人运动仿真软件生成了贮箱表面机器人喷涂轨迹,并进行了实际喷涂作业验证。目前已完成了4个贮箱的自动化喷涂作业,喷涂表面效果比人工作业明显改善,且生产周期平均缩短了三分之一。
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